新型凹坑凸胞板式換熱器傳熱與流阻性能的數(shù)值研究

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1、目錄3球面凹坑凸胞傳熱單元的性能研究????????????253．1傳熱單元的幾何參數(shù)與計(jì)算工況???????????????253．2數(shù)值模擬結(jié)果的場(chǎng)態(tài)分析??????????????????263．3各參數(shù)對(duì)球面凹坑凸胞傳熱單元的影響????????????．303．3．1凹坑凸胞高度對(duì)傳熱單元的影響?????????????????303．3．2凹坑凸胞直徑對(duì)傳熱單元的影響?????????????????323．3．3凹坑凸胞橫向間距對(duì)傳熱單元的影響???????????????333．3．

2、4凹坑凸胞縱向間距對(duì)傳熱單元的影響???????????????353．3．5流道高度對(duì)傳熱單元的影響???????????????????363．3．6上下板凹坑凸胞的縱向間距對(duì)傳熱單元的影響???????????383．4本章小結(jié)?????????????????????????394新型凹坑凸胞傳熱單元的性能研究????????????．4l4．1梭型凹坑凸胞傳熱單元的性能研究??????????????414．1。】模型的提出??????????????????????????414．1．2幾

3、何模型和邊界條件??????????????????????414．1．3數(shù)值模擬結(jié)果的場(chǎng)態(tài)分析????????????????????424．1．4梭型凹坑凸胞梭角與高度對(duì)傳熱單元的影響????????????444．2重疊凹坑凸胞傳熱單元的性能研究??????????????454．2．1模型的提出??????????????????????????454．2．2幾何模型與邊界條件??????????????????????454．2．3數(shù)值模擬結(jié)果的場(chǎng)態(tài)分析???????????????????

4、?464．2．4小凹坑凸胞高度對(duì)傳熱單元的影響????????????????484．3三種模型的對(duì)比分析????????????????????494．4本章小結(jié)?????????????????????????515總結(jié)與展望??????????????????????525．1結(jié)論??????????????????????????．．525．2展望??????????????????????????．．53Ⅵ目錄參考文獻(xiàn)????????????????????????54致謝?????????

5、?????????????????????????．57VⅡ1緒論l緒論1．1研究背景與意義換熱器是實(shí)現(xiàn)不同冷熱介質(zhì)問熱量傳遞的通用設(shè)備，既是余熱回收裝置，也是工藝過程設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、電力、食品、輕工及日常生活中，是非常重要的工藝設(shè)備之一。其性能對(duì)于提高能源利用效率，維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，以及保證產(chǎn)品質(zhì)量都起到了至關(guān)重要的作用。特別在當(dāng)今社會(huì)，隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，能源需求的日益增加與其本身有限的儲(chǔ)存量之間的矛盾已經(jīng)越來越尖銳，新的節(jié)能技術(shù)的探索與現(xiàn)有能源利用率的提高已經(jīng)成

6、為世界性的研究課題之一。因此，合理設(shè)計(jì)并改善換熱設(shè)備的性能、開發(fā)新型換熱設(shè)備對(duì)能源的有效利用和緩解能源危機(jī)有著十分重要的意義。作為一種緊湊高效的換熱設(shè)備，板式換熱器已經(jīng)有100多年的歷史。在1878年，由德國人發(fā)明，但是直到1923年才真正進(jìn)入其工業(yè)應(yīng)用的階段【1】。板式換熱器具有換熱效率高、易拆洗、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，近年來已經(jīng)在石化、冶金、空調(diào)、采暖和生活等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。板片作為實(shí)現(xiàn)熱量傳遞與動(dòng)量轉(zhuǎn)換的載體，其傳熱和阻力性能的好壞直接影響到板式換熱器性能的高低。現(xiàn)有的板式換熱器以人字形

7、板片為主，但其流動(dòng)阻力和功耗一般也較大，這就很大程度地限制了其工程應(yīng)用價(jià)值和范圍。因此，提高傳熱效率，降低阻力損失，提高其綜合傳熱性能成為板式換熱器的研究重點(diǎn)。針對(duì)現(xiàn)在板式換熱器的局限性，設(shè)計(jì)一種換熱與流動(dòng)更匹配的新型換熱板片具有重大的實(shí)際意義與商業(yè)價(jià)值。在板式換熱器板片上設(shè)置障礙物能起到強(qiáng)化流道內(nèi)傳熱，提高綜合傳熱性能的重要作用。隨著板式換熱器的發(fā)展，出現(xiàn)了肋片、波紋槽、針翅、凹槽、凹坑、凸胞等強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。其中，凹坑和凸胞結(jié)構(gòu)在強(qiáng)化換熱的同時(shí)，流動(dòng)阻力增加不大，所以凹坑凸胞板引起了國內(nèi)外的重視。如果凹

8、坑凸胞板式換熱器能成熟地應(yīng)用于工程實(shí)踐中，則可望提高諸多領(lǐng)域的技術(shù)水平。但進(jìn)口價(jià)格昂貴和國內(nèi)技術(shù)不成熟等原因，阻礙了其在國內(nèi)工程實(shí)踐的廣泛應(yīng)用。因此探索凹坑凸胞板換熱器內(nèi)部流動(dòng)換熱機(jī)理，不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)板片性能的影響很有必要。1緒論目前國內(nèi)主要是先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)出一種新型板片，然后通過實(shí)驗(yàn)方法研究其性能。這種方法耗資大、周期長，具有盲目性。數(shù)值模擬方法能夠在大量的結(jié)構(gòu)參數(shù)中篩選較優(yōu)方案，從而降低盲目性，縮短周期，降低成本，還能使研究人員較直觀地了解換熱器內(nèi)部